FR2735221A1 - Flat tube heat exchanger, e.g. for motor vehicle radiator - Google Patents
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Abstract
Description
Echangeur de chaleur à tubes plats
L'invention concerne un échangeur de chaleur à tubes plats.Flat tube heat exchanger
The invention relates to a heat exchanger with flat tubes.
De tels échangeurs de chaleur sont utilisés notamment dans les véhicules automobiles à moteur à combustion interne pour assurer, soit le refroidissement du moteur, soit le chauffage de l'habitacle.Such heat exchangers are used in particular in motor vehicles with an internal combustion engine to ensure either the cooling of the engine or the heating of the passenger compartment.
On connaît, en particulier d'après les Brevets français
No 91 03411 et No 92 09470 de la Demanderesse, des échangeurs de chaleur de ce type qui comprennent un faisceau de tubes plats parallèles et une plaque collectrice munie de trous dans lesquels sont reçues et brasées les extrémités des tubes, chaque trou présentant une section allongée propre à recevoir deux extrémités de tubes et ayant deux grands côtés opposés formant respectivement deux becs dirigés vers l'intérieur du trou pour combler les espaces subsistants entre la plaque collectrice et les deux extrémités de tubes.We know, especially from the French Patents
Applicants No 91 03411 and No 92 09470, heat exchangers of this type which comprise a bundle of parallel flat tubes and a collecting plate provided with holes in which the ends of the tubes are received and brazed, each hole having an elongated section suitable for receiving two ends of tubes and having two large opposite sides respectively forming two spouts directed towards the inside of the hole to fill the remaining spaces between the collector plate and the two ends of tubes.
Pour fabriquer un tel échangeur de chaleur, les extrémités des tubes sont insérées dans les trous de la plaque collectrice, puis l'ensemble est porté à une température suffisante pour assurer la fusion d'un alliage qui est, soit apporté sous forme de fil ou de poudre, soit présent sous forme d'un revêtement plaqué sur la plaque collectrice et/ou sur les tubes.To manufacture such a heat exchanger, the ends of the tubes are inserted into the holes in the collector plate, then the assembly is brought to a temperature sufficient to ensure the melting of an alloy which is either supplied in the form of wire or powder, either present as a coating plated on the collector plate and / or on the tubes.
L'alliage vient ensuite, sous l'action éventuelle d'un flux de brasage ou sous l'action de la gravité, remplir les espaces subsistants entre les deux extrémités de tubes et les bords des trous de la plaque collectrice et, après refroidissement à température ambiante, réaliser une liaison étanche entre le faisceau et la plaque collectrice.The alloy then comes, under the possible action of a soldering flux or under the action of gravity, filling the remaining spaces between the two ends of the tubes and the edges of the holes in the collector plate and, after cooling to at room temperature, make a sealed connection between the harness and the collector plate.
Dans de tels échangeurs de chaleur, les trous ont une section de forme allongée propre à recevoir chacun deux tubes de forme sensiblement oblongue dont les sections transversales sont accolées et disposées dans le prolongement l'une de l'autre.In such heat exchangers, the holes have a section of elongated shape suitable for each receiving two tubes of substantially oblong shape whose cross sections are joined and arranged in the extension of one another.
Les becs précités permettent de combler les espaces formés entre le bord du trou et les parois des deux tubes au niveau de leur raccordement, empêchant ainsi tout risque de fuite de l'alliage de brasure.The above-mentioned spouts make it possible to fill the spaces formed between the edge of the hole and the walls of the two tubes at their connection, thus preventing any risk of leakage of the brazing alloy.
L'un des principaux inconvénients des échangeurs de chaleur précités est que leur faisceau est formé de paires de tubes et qu'il faut, à chaque fois, introduire les tubes d'une même paire dans un seul trou de la plaque collectrice, ce qui complique l'assemblage.One of the main drawbacks of the aforementioned heat exchangers is that their bundle is formed of pairs of tubes and that it is necessary, each time, to introduce the tubes of the same pair into a single hole in the collector plate, which complicates assembly.
L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.The object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
Elle propose à cet effet un échangeur de chaleur du type défini en introduction, dans lequel chaque trou est propre à recevoir une seule extrémité de tube, dans lequel le tube présente une face agrafée ou repliée délimitant au moins une dépression, et dans lequel un seul des grands côtés du trou forme au moins un bec dirigé vers l'intérieur du trou pour combler l'espace subsistant entre la plaque collectrice et la dépression du tube.To this end, it provides a heat exchanger of the type defined in the introduction, in which each hole is suitable for receiving a single end of the tube, in which the tube has a stapled or folded face delimiting at least one depression, and in which only one long sides of the hole form at least one beak directed towards the inside of the hole to fill the space remaining between the collector plate and the depression of the tube.
Ainsi, le faisceau de l'échangeur de chaleur est formé d'une multiplicité de tubes, dont chacun est introduit individuellement dans un trou de la plaque collectrice.Thus, the bundle of the heat exchanger is formed from a multiplicity of tubes, each of which is introduced individually into a hole in the collector plate.
Du fait que chaque tube présente une face agrafée ou repliée, il peut être réalisé sous la forme d'un tube multicanaux délimitant intérieurement plusieurs passages de circulation.Because each tube has a stapled or folded face, it can be produced in the form of a multichannel tube internally delimiting several circulation passages.
Du fait que cette face agrafée ou repliée délimite une ou plusieurs dépressions, il est possible de combler cette dernière par un ou plusieurs becs dirigés vers l'intérieur du trou et prévus sur un seul des grands côtés du trou.Because this stapled or folded face delimits one or more depressions, it is possible to fill the latter with one or more nozzles directed towards the inside of the hole and provided on only one of the long sides of the hole.
Ainsi, il n'est plus nécessaire de prévoir un bec sur l'autre grand côté du trou, comme cela était nécessaire dans les échangeurs de chaleur connus antérieurement.Thus, it is no longer necessary to provide a spout on the other long side of the hole, as was necessary in previously known heat exchangers.
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue partielle en coupe transversale d'un échangeur de chaleur selon l'invention après assemblage par brasage de la plaque collectrice et du faisceau de tubes plats; - la figure 2 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle de dessus, et à échelle agrandie, de la plaque collectrice de l'échangeur de chaleur des figures 1 et 2 montrant un trou dans lequel est reçue l'extrémité d'un tube plat replié; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 mais sans le tube; - la figure 5 est une vue partielle en plan d'une plaque collectrice dont un trou reçoit l'extrémité d'un tube plat agrafé; et - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5, mais sans le tube.In the description which follows, made only by way of example, reference is made to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a partial view in cross section of a heat exchanger according to the invention after assembly by brazing of the header plate and bundle of flat tubes; - Figure 2 is a partial view in longitudinal section of the heat exchanger of Figure 1; - Figure 3 is a partial top view, and on an enlarged scale, of the header plate of the heat exchanger of Figures 1 and 2 showing a hole in which is received the end of a folded flat tube; - Figure 4 is a view similar to that of Figure 3 but without the tube; - Figure 5 is a partial plan view of a collector plate, a hole of which receives the end of a stapled flat tube; and - Figure 6 is a view similar to that of Figure 5, but without the tube.
L'échangeur de chaleur représenté à la figure 1 comprend un faisceau 10 formé d'une multiplicité de tubes plats parallèles 12 et d'une multiplicité d'intercalaires ondulés 14. Ces intercalaires ondulés sont disposés entre deux tubes adjacents ainsi qu'entre chacun des tubes d'extrémité et une joue latérale correspondante 16 (figure 2). The heat exchanger shown in FIG. 1 comprises a bundle 10 formed by a multiplicity of parallel flat tubes 12 and a multiplicity of corrugated inserts 14. These corrugated inserts are arranged between two adjacent tubes as well as between each of the end tubes and a corresponding side cheek 16 (Figure 2).
Chaque tube 12 a une section allongée (figure 3) délimitée par deux grandes faces planes opposées 18 et deux petites faces semi-circulaires 20.Each tube 12 has an elongated section (FIG. 3) delimited by two large opposite flat faces 18 and two small semi-circular faces 20.
Les tubes 12 ont des extrémités libres 22 qui sont nues et non recouvertes par les intercalaires 14. Chaque extrémité 22 est reçue dans un trou 24 de section allongée (figures 1, 3 et 4) ménagé au travers d'une plaque collectrice 26, encore appelée plaque à trous, de forme générale rectangulaire.The tubes 12 have free ends 22 which are bare and not covered by the spacers 14. Each end 22 is received in a hole 24 of elongated section (Figures 1, 3 and 4) formed through a manifold plate 26, again called a plate with holes, generally rectangular in shape.
La plaque 26 a une forme générale rectangulaire et elle est munie, à son pourtour, d'un bord replié 28 délimitant une gorge périphérique 30. Cette gorge est destinée à recevoir un rebord périphérique 32 faisant partie d'une paroi de boîte à eau 34, avec interposition d'un joint d'étanchéité 36. Le bord replié 28 comporte des pattes d'extrémité 38 destinées à être rabattues pour assurer le maintien de la boîte à eau et la compression du joint 36, cela d'une manière en soi connue.The plate 26 has a generally rectangular shape and it is provided, at its periphery, with a folded edge 28 delimiting a peripheral groove 30. This groove is intended to receive a peripheral rim 32 forming part of a wall of a water box 34 , with the interposition of a seal 36. The folded edge 28 has end tabs 38 intended to be folded down to ensure the maintenance of the water box and the compression of the seal 36, this in itself known.
Comme on le voit sur la figure 3, l'une des deux grandes faces planes 18 du tube 12 s'étend entre les faces semicirculaires 20, tandis que l'autre grande face plane 18 est formée en deux parties coplanaires réunies entre elles par deux bords repliés 40 ramenés l'un contre l'autre et perpendiculairement à l'un des deux grands côtés de la section du tube. On réalise ainsi un tube du type replié qui délimite intérieurement deux canaux 42.As can be seen in FIG. 3, one of the two large flat faces 18 of the tube 12 extends between the semicircular faces 20, while the other large flat face 18 is formed in two coplanar parts joined together by two folded edges 40 brought against each other and perpendicular to one of the two long sides of the section of the tube. A tube of the folded type is thus produced which internally delimits two channels 42.
Du fait que les bords repliés délimitent un arrondi de faible diamètre, il se forme une dépression 44 sous la forme d'une rainure longitudinale, au niveau de la jonction de ces deux bords repliés 40.Because the folded edges delimit a rounded small diameter, a depression 44 is formed in the form of a longitudinal groove, at the junction of these two folded edges 40.
Comme on le voit sur la figure 4, le trou 24 a une section oblongue adaptée à celle de la section du tube 12. I1 comprend deux grands côtés opposés 46 dont l'un comporte un bec 48 dirigé vers l'intérieur du trou et destiné à combler, au moins en partie, la dépression 44 formée à la jonction des deux bords repliés 40, lorsque le tube 12 est introduit dans le trou 24. L'autre grand côté 46 est dépourvu de bec.As can be seen in FIG. 4, the hole 24 has an oblong section adapted to that of the section of the tube 12. I1 comprises two large opposite sides 46 one of which has a spout 48 directed towards the inside of the hole and intended to fill, at least in part, the depression 44 formed at the junction of the two folded edges 40, when the tube 12 is introduced into the hole 24. The other large side 46 is devoid of spout.
Les deux grands côtés 46 sont réunis entre eux par deux bords semi-circulaires 50 de rayon légèrement supérieur au rayon externe des petites faces 20 des tubes.The two long sides 46 are joined together by two semi-circular edges 50 of radius slightly greater than the external radius of the small faces 20 of the tubes.
Le trou 24 a une longueur légèrement supérieure à la longueur transversale d'un tube plat, telle que définie entre ses deux petites faces semi-circulaires 20.The hole 24 has a length slightly greater than the transverse length of a flat tube, as defined between its two small semi-circular faces 20.
Ainsi, chaque trou 24 peut recevoir l'extrémité 22 d'un tube 12 en vue d'une opération ultérieure de brasage. Cette opération de brasage fournit un joint de brasage 52 (figure re 1) à la jonction du bord du trou 24 et de la paroi du tube reçu dans le trou.Thus, each hole 24 can receive the end 22 of a tube 12 for a subsequent brazing operation. This brazing operation provides a brazing joint 52 (FIG. 1) at the junction of the edge of the hole 24 and the wall of the tube received in the hole.
Comme on le voit également sur la figure 1, chaque trou 24 est entouré d'un bord relevé 54 qui s'étend dans une direction généralement perpendiculaire au plan de la plaque et donc généralement parallèle aux axes des tubes.As can also be seen in FIG. 1, each hole 24 is surrounded by a raised edge 54 which extends in a direction generally perpendicular to the plane of the plate and therefore generally parallel to the axes of the tubes.
Lorsque les extrémités respectives 22 des tubes 12 sont introduites dans les trous 24 de la plaque collectrice, les becs 48 viennent à chaque fois combler la dépression formée à la jonction des bords repliés 40 de chaque tube.When the respective ends 22 of the tubes 12 are introduced into the holes 24 of the collecting plate, the spouts 48 each time fill the depression formed at the junction of the folded edges 40 of each tube.
Si ces becs n'étaient pas présents, il serait pratiquement impossible de combler l'espace ainsi délimité, par le seul joint de brasure 52.If these nozzles were not present, it would be practically impossible to fill the space thus delimited, by the solder joint 52 alone.
Dans le cas de la figure 5, chaque trou 24 reçoit un seul tube 12 du type agrafé qui présente deux bords d'extrémité 56 enroulés l'un sur l'autre à la manière d'une agrafe. Les deux bords enroulés 56 forment, au niveau de leur raccordement, une dépression 58 ayant la forme d'une rainure longitudinale. In the case of FIG. 5, each hole 24 receives a single tube 12 of the stapled type which has two end edges 56 wound one on the other like a staple. The two rolled edges 56 form, at their connection, a depression 58 having the shape of a longitudinal groove.
On prévoit aussi un seul bec 48 sur celui des deux grands côtés du trou qui est en vis-à-vis des bords enroulés 56.There is also a single spout 48 on that of the two long sides of the hole which faces the rolled edges 56.
Dans l'exemple, le bec 48 n'est pas exactement au milieu de ce grand côté pour combler au moins en partie la dépression 58.In the example, the spout 48 is not exactly in the middle of this large side to at least partially fill the depression 58.
Les becs formés au niveau des trous de la plaque collectrice peuvent être obtenus par simple découpe de la plaque collectrice, préalablement à son assemblage au faisceau de tubes.The spouts formed at the holes of the collector plate can be obtained by simply cutting the collector plate, prior to its assembly with the bundle of tubes.
En variante, il est possible de former les becs par déformation localisée du bord relevé 54, et cela après introduction des extrémités de tubes dans les trous correspondants de la plaque collectrice.As a variant, it is possible to form the spouts by localized deformation of the raised edge 54, and this after introduction of the tube ends into the corresponding holes of the collector plate.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes.The invention is not limited to the embodiments described above by way of example and extends to other variants.
Ainsi, il est possible d'utiliser des tubes dont l'une des grandes faces comporte plusieurs dépressions formées chacune par deux bords repliés ou agrafés. En pareil cas, l'un des deux grands côtés du trou devra comporter plusieurs becs propres à combler les dépressions précitées, tandis que l'autre grand côté du trou sera toujours dépourvu de bec.Thus, it is possible to use tubes, one of the large faces of which has several depressions each formed by two folded or stapled edges. In such a case, one of the two long sides of the hole must have several spouts suitable for filling the abovementioned depressions, while the other long side of the hole will always have no spout.
L'invention s'applique tout particulièrement aux échangeurs de chaleur de véhicules automobiles. The invention is particularly applicable to heat exchangers of motor vehicles.
Claims (4)
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| FR2735221A1 true FR2735221A1 (en) | 1996-12-13 |
| FR2735221B1 FR2735221B1 (en) | 1997-07-18 |
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